Pembangunan Berkelanjutan (Bag. 2)

Pembangunan Berkelanjutan (Bag. 2)

Kus Adi Nugroho

Pada artikel sebelumnya telah dijelaskan mengenai pentingnya pembangunan yang berkelanjutan serta indikator-indikatornya. Upaya-upaya dalam pembangunan berkelanjutan di bidang energi juga telah disampaikan dengan singkat. Pada kesempatan ini penulis akan mencoba menelaah tiap-tiap upaya sustainable energy.

Upaya-upaya untuk mencapai pembangunan berkelanjutan di bidang energi adalah sebagai berikut:

Efisiensi produksi energi

Efisiensi semaksimal mungkin perlu diterapkan pada pembangkitan energi terutama energi listrik. Pada pembangkit listrik konvensional tenaga uap, kecacatan pada desain dan operasi boiler dapat meningkatkan konsumsi bahan bakar sebesar 30%, sehingga efisiensi menjadi rendah. Peningkatan efisiensi dapat dilakukan dengan realisasi pembangkit sesempurna mungkin sesuai desain, perawatan yang berkala, operasi pada kapasitas nominal, penggunaan bahan bakar yang sesuai dengan desain, peningkatan proporsi combined-cycle plants (CCP) atau PLTGU, penggunaan teknologi tinggi untuk peningkatan efisiensi, seperti regenerator, reheater, dan juga lainnya. Terdapat versi yang menjanjikan dari PLTGU teknologi baru. Pembangkit ini disebut dengan CCP-SIGT (Steam Injected Gas Turbine), dimana uap diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran, dan tidak lagi menggunakan turbin uap. Proses ini telah dipatenkan sebagai siklus Cheng. Efisiensi siklus ini mencapai 55%, bandingkan dengan efisiensi sistem PLTG konvensional yang sekitar 40%.

Peningkatan efisiensi pada pembangkit listrik tenaga uap batu bara juga perlu dilakukan. Rusia dan Serbia, terus mengembangkan teknologi PLTU batu bara. Salah satu metode utama untuk meningkatkan efisiensi termal pada siklus uap adalah dengan meningkatkan tekanan dan temperatur uap masukan. Teknologi yang “ecologically clean” dan lebih maju juga telah banyak diajukan dan direalisasikan. Beberapa contoh teknologi tersebut adalah pembakaran bertahap (staged combustion), gasifikasi batu bara dan digunakan pada PLTGU, fluidised bed combustion, pembakaran pada melted slag, metode khusus pemurnian asap buang, dan lain-lain.

Pada banyak negara, digunakan bahan bakar minyak untuk pembakaran awal dan sebagai stabilisator pembakaran dengan batu bara kelas rendah pada pulverised coal boiler. Untuk mengganti bahan bakar minyak, metode plasma telah dikembangkan. Elemen utama dari teknologi ini adalah busur plasmatron. Dengan digunakannya teknologi plasma ini, bahan bakar minyak tidak lagi digunakan, sehingga lebih ramah lingkungan.

Untuk peningkatan efisiensi pembakaran, penggerusan batu bara hingga ukuran yang sangat kecil juga mulai direalisasikan (5-40 µm). Desain ruang pembakaran pada PLTU batu bara juga tergantung pada tipe batu bara yang digunakan. Sehingga perlu adanya konsistensi penggunaan batu bara agar dapat diperoleh efisiensi yang semaksimal mungkin.

Teknologi-teknologi tersebut tidak penulis jelaskan secara rinci pada kesempatan ini. Namun setidaknya, penulis ingin memberikan gambaran kepada pembaca bahwa banyak teknologi-teknologi yang dikembangkan untuk peningkatan efisiensi PLTU batu bara. Teknologi-teknologi ini perlu diperhatikan oleh negara kita yang sedang banyak membangun PLTU batu bara proyek 10.000 MW dan 10.000 MW jilid 2.

Strategi pembangkitan energi

Sistem tenaga yang terinterkoneksi ataupun yang terdistribusi memiliki karakteristik masing-masing. Sistem tenaga yang terinterkoneksi adalah sistem yang terintegrasi, sehingga daerah satu dan daerah lainnya terhubung untuk mengalirkan energy dari daerah yang memiliki energi berlebih kepada daerah yang tidak memiliki energy yang mencukupi. Sedangkan sistem tenaga terdistribusi adalah, sistem yang mandiri, dimana setiap daerah memaksimalkan sumber energi masing-masing dan seringkali tidak terhubung dengan sistem tenaga terintegrasi ataupun daerah lain.

Pusat pembangkitan yang terletak jauh dari pusat beban tentunya mewajibkan adanya interkoneksi. Namun untuk daerah-daerah yang sulit terjangkau, tentunya hal ini akan membuat biaya distribusi menjadi membengkak. Oleh karena itu, sistem tenaga yang terdistribusi harus diaplikasikan. Tentunya, pembangkit yang terdistribusi ini sangat dianjurkan menggunakan sumber energi yang ramah lingkungan dan terbarukan sesuai potensi daerah tersebut. Karena penggunaan pembangkit listrik bahan bakar fosil memiliki efisiensi yang rendah pada pembangkitan skala kecil, maka pembangkit ini tidak cocok diaplikasikan pada sistem yang terdistribusi dimana bebannya yang relatif kecil.

Pembangkit energi terbarukan yang umum digunakan untuk sistem terdistribusi adalah sistem pembangkit tenaga angin, turbin gas dengan biogas, dan fuel cell. Sumber energi alternatif terbarukan dikenal sebagai sumber energi yang keandalannya rendah. Oleh karena itu, perlu adanya sistem hibrida untuk meningkatkan keandalannya. Salah satu sistem hibrida yang menjanjikan adalah sistem hibrida fuel cell – turbin gas, terutama SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) dan MGT (Micro Gas Turbine).

Pembangkitan energi nuklir juga dapat menjadi salah satu solusi yang berkelanjutan. Kriteria yang harus dipenuhi PLTN agar tergolong pembangunan berkelanjutan adalah:

  1. Dapat bersaing secara finansial dengan sumber energi lain
  2. Tingkat keamanan dan kesalamatan yang tinggi
  3. Perlindungan terhadap pekerja, penduduk dan lingkungan terhadap bahaya radioaktif
  4. Produksi yang seminimal mungkin sampah radioaktif kuat dan berumur panjang
  5. Tempat pembuangan sampah radioaktif yang aman
  6. Penggunaan sumber daya alam yang optimal
  7. Siklus bahan bakar yang tertutup
  8. Pemrosesan bahan bakar yang menjadikannya sulit diproses lebih lanjut menjadi senjata mematikan

Hingga saat ini telah dikembangkan teknologi PLTN generasi III yang telah memenuhi standar keamanan. Bahkan generasi IV yang sangat ekonomis. Sepatutnya sudah tidak ada keraguan pada penggunaan PLTN, karena kesalahan yang terjadi pada satu PLTN, merupakan kesalahan seluruh pihak, karena standar operasi yang sangat ketat. Kecelakaan nuklir yang merenggut korban nyawa adalah insiden Chernobyl di Rusia pada 1986. Tabel satu merupakan statistik kecelakaan pada produksi energi primer.

Tabel 1. Statistik kecelakaan pada produksi energi primer.

Bahan Bakar Jumlah korban
1970-92
Korban Jumlah korban jiwa per Twy* listrik
Batu bara 6400 Pekerja 342
Gas alam 1200 Pekerja dan masyarakat umum 85
Air 4000 Masyarakat umum 883
Nuklir 31 Pekerja 8

* Basis: per juta MWe yang beroperasi selama 1 tahun, tidak termasuk konstruksi pembangkit.

Sumber: Ball, Roberts & Simpson, Research Report #20, Centre for Environmental & Risk Management, University of East Anglia, 1994; Hirschberg et al, Paul Scherrer Institut, 1996; in: IAEA, Sustainable Development and Nuclear Power, 1997; Severe Accidents in the Energy Sector, Paul Scherrer Institut, 2001.

Efisiensi penggunaan energi

Sudah banyak tulisan yang menyatakan bahwa penghematan energi itu lebih mudah dan murah dibandingkan membangkitkan energi dalam jumlah yang sama. Untuk itu, mungkin Indonesia perlu mencontoh Serbia yang menjalankan National Energy Efficiency Programme (NEEP) yang dijalankan oleh Kementerian Energi Serbia. Aktivitas yang dilakukan adalah melakukan riset dan pengembangan hingga aplikasi mengenai efisiensi energi, pengukuran dan pengawasan penggunaan energi, peningkatan efisiensi energi, dan studi dampak lingkungan.

Sudah saatnya kita berpikir bahwa penghematan energi adalah sumber energi utama.

Mitigasi (upaya pengurangan) emisi karbondioksida (CO2)

Banyak teknologi yang telah dikembangkan untuk mengurangi emisi CO2. Pada prinsipnya adalah penangkapan CO2 dan penyimpanan CO2 . Terdapat tiga pilihan teknologi penangkapan CO2 yang utama, yaitu:

o Dekarbonisasi gas buang

Teknik ini disebut dengan penangkapan post-combustion. Karena CO2 ditangkap setelah pembakaran. Ada empat cara untuk memisahkan CO2 dari gas buang, yaitu:

  • Kimiawi (penggunaan solvent)
  • Cryogenics (suhu ekstrim dibawah 0° C)
  • Penggunaan membran
  • Penggunaan padatan adsorpsi

o Dekarbonisasi gas bahan bakar

Teknik ini disebut dengan penangkapan pre-combustion. Sebagian besar (90-95%) unsur karbon dibuang dari bahan bakar sebelum pembakaran. Teknik ini didasarkan pada gasifikasi bahan bakar fosil. Proses ini akan menghasilkan gas sintesis, campuran yang sebagian besar CO dan hidrogen. CO dapat direaksikan dengan air menjadi CO2 dan H2. H2 dapat digunakan sebagai bahan bakar, dan CO2 dapat digunakan kembali dalam proses kimia, penambahan cadangan minyak, atau bahkan disimpan.

o Pembakaran oxy-fuel

Ide dasarnya adalah penggunaan O2 murni dalam pembakaran. Dengan demikian, gas buang yang dihasilkan adalah CO2 dan H2O yang dapat dipisahkan dengan lebih mudah.

Setelah dipisah dan ditangkap, terdapat beberapa metode penggunaan dan penyimpanan CO2. Contoh pertama adalah penyimpanan CO2 pada laut dan penyimpanan geologis. Untuk penyimpanan geologis, CO2 dapat diinjeksikan pada reservoir minyak bumi dan batu bara, untuk penambahan cadangan, serta injeksi pada lapisan aquifer dan lapisan bekas cadangan minyak dan gas untuk penyimpanan jangka panjang. Untuk penyimpanan pada laut, terdapat dua metode, metode pertama adalah pencairan CO2, kemudian dilarutkan pada air laut di kedalaman 1000 m. Sedangkan metode kedua adalah penyimpanan CO2 pada dasar laut atau kedalaman lebih dari 3000 m, dimana berat jenis CO2 cair lebih besar daripada air laut. Diperkirakan dibutuhkan 1000 tahun untuk kembali ke lapisan atmosfer.

Pengembangan dan penggunaan sumber energi terbarukan

Berbagai macam jenis sumber energi terbarukan yang tersedia di alam ini. Seluruh energi terbarukan yang tersedia tersebut berasal dari energi matahari yang mencapai permukaan bumi kecuali energi panas bumi dan energi pasang-surut laut.

Energi terbarukan yang berasal dari energi matahari adalah sinar matahari itu sendiri, angin, perbedaan suhu air laut, dan air. Namun keandalan dan kestabilan ketersediaan sumber energi yang kurang baik, menimbulkan kesulitan untuk memanfaatkannya. Untuk itu diperlukan metode agar energi listrik yang dihasilkan dapat menjadi konstan dengan sumber yang berfluktuasi. Untuk memecahkan masalah tersebut, maka diperlukan suatu media penyimpan energi. Media ini dapat berupa apa saja, tentunya media penyimpan energi yang paling umum adalah baterai. Baterai pun bermacam-macam, seperti baterai Lithium, Natrium, timbal, dan lainnya. Selain baterai terdapat pula super kapasitor, roda inersia, dan lainnya yang dapat berperan sebagai media penyimpan energi yang memiliki karakteristik berbeda-beda. Dengan media penyimpan energi, fluktuasi sumber energi terbarukan akan di-“filter“ dengan media penyimpan energi, sehingga yang dihasilkan pada pengguna adalah nilai rata-ratanya.

Air juga dapat digunakan sebagai media penyimpan energi. Contohnya adalah, dengan sumber energi terbarukan yang dimiliki, digunakan untuk mengalirkan air ke tempat penampungan yang lebih tinggi. Dengan dmikian, walaupun air mengalir ke tempat penampungan dengan kecepatan yang bervariasi, namun pengguna dapat menghasilkan listrik dengan mengalirkan kembali air dari tempat penampungan dan memutar turbin air dengan kecepatan yang konstan. Tentunya kecepatan tersebut merupakan kecepatan rata-rata dari kecepatan air mengalir ke tempat penampungan, sehingga air tidak pernah habis di tempat penampungan.

Selain itu, salah satu media penyimpanan energi yang termasuk menjanjikan adalah hidrogen. Karena hidrogen tidak tersedia bebas di alam ini, maka diperlukan energi untuk menghasilkannya. Tentunya agar hidrogen tetap dianggap sebagai energi yang hijau (karena hanya menghasilkan air sebagai produk pembakarannya), maka proses produksinya pun harus hijau. Oleh karena itu sumber energi terbarukan lain dapat digunakan untuk menghasilkan hidrogen ini.

Mungkin saja suatu saat di Indonesia ini, seluruh kebutuhan energi disalurkan dengan media hidrogen. Namun bagaimana hidrogen dapat didapatkan? Indonesia memiliki sumber energi terbarukan yang berlimpah. Sebagai contoh, potensi tenaga air sungai di Papua sangat melimpah. Potensi tersebut dapat dimanfaatkan untuk memproduksi hidrogen, yang kemudian dapat didistribusikan ke seluruh penjuru Indonesia. Tentunya proses distribusi ini pun menggunakan sumber energi yang bersih, sehingga hidrogen dapat dinyatakan sebagai energi yang benar-benar ramah lingkungan. Di samping itu, sumber energi terbarukan lainnya pun tersebar di mana pun, sehingga hidrogen pun dapat dihasilkan dimanapun manusia berada.

Penelitian mengenai hidrogen dan fuel cell masih sangat gencar dilakukan, terutama mengenai pengaruh hidrogen terhadap keseimbangan atmosfer, membran yang masih sangat mahal, dan bagaimana meningkatkan efisiensi.

Kesimpulan

Beberapa langkah untuk menghasilkan energi yang sustainable telah dipaparkan pada artikel ini. Banyak yang dapat kita lakukan, energi terbarukan yang ramah lingkungan harus kita kejar, tapi mungkin tidak dapat kita raih dalam waktu dekat. Hal yang paling mendesak yang dapat kita lakukan adalah energy saving.

Pembaca yang tertarik dengan artikel ini dapat memperoleh informasi yang lebih detil dengan membaca buku Sustainable Energy Technologies, Options and Prospects karya Hanjalic. Di dalam buku tersebut tertulis bahwa telah banyak usaha-usaha yang dilakukan oleh negara-negara lain dalam menerapkan sustainable energy. Tentunya Indonesia dapat mengambil pelajaran dan informasi dari apa yang telah negara lain lakukan.

Referensi

  1. Hanjalic, K., Sustainable Energy Technologies, Options and Prospects, Springer, Dordrecht, 2008.
  2. Ganapathy, V., et al., Heat Recovery Steam Generator for Cheng Cycle Application, Industrial Power Conference – PWR-Vol. 4, 1988.
  3. Moran, Michael J., et al., Introduction to Thermal Systems Engineering: Thermodynamics, Fluid Mechanics, and Heat Transfer, John Wiley and Sons, 2003.
  4. Ball, Roberts & Simpson, Research Report #20, Centre for Environmental & Risk Management, University of East Anglia, 1994.
  5. Hirschberg et al, Paul Scherrer Institut, 1996.
  6. IAEA, Sustainable Development and Nuclear Power, 1997.
  7. Severe Accidents in the Energy Sector, Paul Scherrer Institut, 2001.

About konversi

This blog is a blog made by the students of the Laboratory Of Electric Energy Conversion, ITB. This blog shall be the place for us to write our researches and projects. Feel free to read any of the contents of this.
This entry was posted in Green Energy, Miscellanous. Bookmark the permalink.

3 Responses to Pembangunan Berkelanjutan (Bag. 2)

  1. yeaahhh Distributed Generation.
    indonesia harunya punya peluang besar untuk menerapkan konsep pembangkitan energi listrik ini..
    DG pun mendatangkan keuntungan ketika diintegrasikan ke sistem distribusi terdekat, terutama untuk memperbaiki tegangan dan mengurangi losses jaringan..

    makasih kus, tulisannya mantap!

  2. kus says:

    masih banyak kekurangannya bin!

    di share lah ilmunya…

  3. http://www.youtube.com/lingkarideppia
    mantab kus, ada mahasiswa magister di Australia yang riset DG disana..
    hehe..

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s